와우! 과학

우주 여행 꿈 이룰 핵심 요소, ‘반물질 엔진’ 개발 나선다

작성 2016.03.22 11:08 ㅣ 수정 2016.03.22 11:08
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사람이 만든 운송 수단의 최고 속도는 얼마나 될까. 지금까지 최고 기록은 아폴로 10호가 보유하고 있다. 달에서 지구로 귀환할 당시 기록한 시속 3만9897km다.

이는 엄청나게 빠른 것처럼 보이지만 우주 여행을 실현하고자 한다면 그리 대단한 속도는 아니다.

이 속도로 가장 가까운 항성계에 가려면 지구에서 16만 5000년 정도가 걸리는 것으로 계산된다. 즉 현재 기술로는 우주여행이 불가능하다는 것이다.

그런데 미국 에이치바 테크놀로지스(Hbar Technologies)의 공동 창업자이자 물리학자인 제럴드 잭슨 박사와 스티븐 하우 박사는 이 문제를 해결할 방법이 있다고 말하고 있다.


두 박사가 최근 포브스에 밝힌 바에 따르면, 그 해결책은 ‘반물질 엔진’이다. 이 엔진만 만들 수 있다면 지구에서 가장 가까운 항성계에 도달하는 시간을 약 10년으로 단축할 수 있다.

하지만 이를 위해 필요한 것은 기술 개발을 위해 필요한 20~30년 정도 분의 막대한 자금이라고 한다.

따라서 두 과학자는 최근 크라우드펀딩 사이트인 킥스타터를 통해 20만 달러(약 2억 3000만원)에 달하는 초기 자금을 마련하는 캠페인을 시작했다.

두 박사가 구상하고 있는 반물질 엔진은 물질과 반물질 원자를 접촉해 소멸할 때 방출되는 막대한 양의 에너지를 이용하는 것이다.

그에 따르면, 우주선에 탑재될 반물질 엔진은 우라늄의 핵분열 반응을 일으키는 기폭제로서 반물질이 사용된다.

일단 반응이 시작되면 그로부터 두 입자(또는 핵종)가 생성돼 각각 반대 방향으로 이동한다. 공개된 이미지처럼 한 입자는 뱃머리쪽으로, 다른 한 입자는 선미를 향해 움직이는 것이다.

이때 선미를 향하는 핵종의 에너지는 기존의 추진 장치처럼 작용해 추진력을 만들어낸다. 반면 뱃머리로 향하는 에너지는 앞으로 설치될 탄소 소재의 특수 돛을 밀어내는 것이다.

두 핵종의 운동 에너지를 결합함으로써 얻을 수 있는 추진력은 빛의 속도의 약 40%까지 도달할 수 있다고 한다.

이같은 추진력이 과연 유효한 것인지를 확인하려면 20만 달러가 필요하다고 두 박사는 설명하고 있다.

이들은 마련한 자금으로 엔진의 이론적인 가능성을 검증하고 미국항공우주국(NASA)을 비롯해 프로토타입(원형) 제작에 자금을 투자할 파트너를 설득할 계획이라고 한다.

두 박사의 계산으로는 이 원형의 제작에 적어도 1억 달러(약 1160억원)의 비용이 들어간다.

이뿐만 아니라 실제로 시제품을 제작하는 단계까지 도달하기 위해서는 해결해야 할 문제도 여전히 많다.

우선, 연료가 있는 데 반물질 엔진에 필요한 연료는 화학연료 엔진이나 핵 엔진에 필요한 것보다 극히 드문 것이다.

태양계에 가장 가까운 항성으로 여행하는 데 필요한 연료는 ‘반수소’인 경우 약 17g이라고 한다.

하지만 현재의 기술로는 반물질 자체를 만드는 데 엄청난 비용이 소요된다. 참고로 반물질 1g을 만드는 데 약 1000억 달러(약 116조원)가 들어가는 것으로 추산된다.

또한 반물질의 저장 자체가 현재 기술로는 불가능하다. 보통의 물질과 접촉하면 즉시 소멸할 정도로 불안정한 것이다.

게다가 극히 미세한 양이었다고 해도 사고가 발생하면 그 결과는 비극적인 일이 될 것이다. 1g의 반물질은 원자 폭탄과 같은 파괴력을 만들어낼 수 있다.

하지만 두 과학자는 반물질 엔진이 안고 있는 이런 장단점 모두를 고려할 수 있다고 확신하고 있다.

충분한 자금을 투입할 수만 있다면 반물질 엔진은 20~30년 안에 빛을 보게 될 것이라고 이들은 말하고 있다.

만일 그렇게 되면 꿈에 그리던 진정한 반물질 엔진을 우주선에 탑재할 수 있을 것이다. 그리고 그보다 미래에는 반물질 엔진을 탑재한 우주선을 우주에서 조립하는 것이다. 이를 위해서는 수십억 달러가 필요할 것으로 두 박사는 예상한다.

하지만 이를 통해 꿈에 그리던 우주여행이 현실화되는 것은 물론 새로운 항성계를 탐험하는 길이 열리게 될지도 모른다.

사진=에이치바 테크놀로지스

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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